BE1004764A3

BE1004764A3 - AIR swirler ENGINE INTERNAL.

Info

Publication number: BE1004764A3
Application number: BE9100566A
Authority: BE
Inventors: Sei Young Kim
Original assignee: Sei Young Kim
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1993-01-26
Also published as: ITMI911620A1; GB2245028A; DE4119081C2; JPH0524941U; SE9101770L; GB9112490D0; ITMI911620A0; MY104292A; IT1248490B; GB2245028B; SE9101770D0; RU2023899C1; CA2044358A1; HK106094A; CA2044358C; KR920000893U; FR2663083A1; AU633216B2; AU7831591A; DE4119081A1

Abstract

Dispositif de tourvillonnement d'air pour moteur à combustion interne, comprenant un corps (3a, 3b) et une série d'aubes (3') comportant au moins chacune une fente (3'') allongée, pour empêcher de produire la pression négative formée à l'arrière des aubes, en améliorant ainsi les propriétés du émélange air-carburant et le rendement du moteur.Air swirl device for an internal combustion engine, comprising a body (3a, 3b) and a series of blades (3 ') each having at least one elongated slot (3' '), to prevent producing negative pressure formed at the rear of the blades, thereby improving the properties of the air-fuel mixture and the engine efficiency.

Description

       

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  "Dispositif de tourbillonnement d'air pour moteur à combustion interne". 



   La présente invention est relative à un dispositif de tourbillonnement d'air pour un moteur à combustion interne et, plus particulièrement, à un dispositif de tourbillonnement d'air comprenant plusieurs aubes comportant au moins chacune une fente allongée. 



  Le dispositif de tourbillonnement d'air est utilisé pour la combustion interne à allumage par étincelle du type à carburateur ou à injection, ou bien pour un moteur diesel du type à auto-allumage à compression élevée. 



   Il est connu qu'une augmentation de la turbulence dans une chambre à combustion d'un moteur à combustion interne améliore la vitesse de propagation de la flamme de telle sorte qu'une combustion totale soit réalisée. Toutefois, il y a un grand nombre de problèmes qui accompagnent les procédés augmentant la circulation d'air, tels que la résistance à l'air, etc. Ces faits connus sont décrits dans les documents antérieurs suivants. Par exemple, les publications de brevet japonais n    53-2624-7   et   59-11722   ainsi que le brevet des Etats-Unis d'Amérique n  4. 309.969 décrivent un simple dispositif à turbulence, qui comprend une soupape d'admission présentant une grande résistance d'admission de telle sorte que le dispositif de tournoiement ne crée pas une circulation d'air uniforme.

   Les publications de brevet japonais   n  60-17922   et   61-1064-5   et les brevets des Etats-Unis d'Amérique   no 4. 424.   777, 4. 432. 312 et 4.   339. 934   décrivent un dispositif comprenant des vannes qui sont disposées au voisinage d'une soupape d'admission. Ces dispositifs présentent divers inconvénients, tels que, par exemple, une résistance à l'air, une entrée d'air réduite dans le cylindre, des circulations d'air variables de collecteurs d'admission et de fortes vibrations dues à différents rapports de turbulence et volumes d'air d'admission. Les brevets des EtatsUnis d'Amérique   n  3.   648.674 et 4. 274. 386 décrivent un dispositif 

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 à montage grillagé et palettes disposé entre un carburateur et un collecteur d'admission.

   Toutefois, le dispositif montre un frottement élevé de sorte qu'il donne une quantité réduite d'air d'entrée et il n'est utilisé que pour les moteurs à essence du type à carburateur. 



   Afin d'éviter ces problèmes, le brevet des EtatsUnis d'Amérique   n  4.   962. 642 délivré au déposant de la présente invention, décrit des systèmes de circulation d'air pour moteur à combustion interne comprenant un filtre à air et un dispositif de tourbillonnement disposé dans celui-ci, comprenant une série d'aubes amenant l'air à tourbillonner, en améliorant ainsi les propriétés du mélange air-carburant et le rendement du moteur. Toutefois, ce système de circulation d'air a d'une manière générale une pression négative derrière la série d'aubes et il se crée des frottements d'air dus à la turbulence de l'air de sorte que le système de circulation d'air comporte plusieurs inconvénients, tels que, par exemple, une diminution de l'air d'admission, une puissance inférieure et aucune économie de carburant. 



   La présente invention entend surmonter les inconvénients susmentionnés du dispositif conventionnel. 



   Par conséquent, un but de la présente invention est de prévoir un dispositif de tourbillonnement d'air amélioré, ce dispositif de tourbillonnement d'air comprenant une série d'aubes à fente comportant au moins chacune une fente allongée. 



   Un avantage du dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention est qu'il réduit au minimum la réduction de la circulation d'air et empêche l'adhérence du carburant à la paroi du système d'admission et la formation de pression négative derrière les aubes. Ceci confère un bon mélange d'air et de carburant ayant une bonne évaporation et une taille de particule de carburant fine et uniforme, ce qui améliore l'accélération du véhicule commandé par le moteur. Si l'on effectue une légère accélération au moyen de la pédale, la quantité de carburant injecté est très faible, en conduisant ainsi à des économies de carburant. 



   D'autres buts et possibilités du dispositif de la présente invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après. 

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  Toutefois, on notera que la description détaillée et les exemples spécifiques, tout en représentant des formes de réalisation avantageuses de l'invention, ne sont donnés qu'à titre illustratif, puisque divers changements et diverses modifications entrant dans le cadre de l'invention apparaîtront de manière évidente aux spécialistes de la technique à partir de cette description détaillée. 



   D'une manière générale, la présente invention est relative à un dispositif de tourbillonnement pour un moteur à combustion interne, comprenant un corps et une série d'aubes à fente qui s'étendent radialement à partir du corps, chacune de ces aubes comportant au moins une fente allongée, pour augmenter la circulation d'air en réduisant ainsi la résistance à l'air. 



   D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe du système de circulation d'air du dispositif de tourbillonnement pour moteur à essence d'un moteur à combustion interne de la présente invention. 



   La figure 2 (A) est une vue en perspective d'un dispositif de tourbillonnement de la présente invention comprenant une série d'aubes comportant chacune au moins une fente. 



   La figure 2 (B) est une vue en perspective d'un autre dispositif de tourbillonnement de la présente invention comprenant une série d'aubes comportant au moins chacune une fente. 



   La figure 3 (A) représente le courant de circulation d'air à travers le dispositif de tourbillonnement d'air conventionnel. 



   La figure 3 (B) représente le courant de circulation d'air à travers le dispositif de tourbillonnement d'air de la présente invention. 



   La figure 4 est une vue frontale d'aubes du dispositif de tourbillonnement de la présente invention, comportant au moins chacune une fente allongée. 



   Si l'on se réfère à présent en détail aux dessins illustrant des formes de réalisation avantageuses de la présente in- vention, comme indiqué à la figure 1, le dispositif de tourbillonnement 

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 3 est disposé autour du centre du filtre à air 2 pour amener l'air à tourbillonner. Comme indiqué à la figure 1, les dispositifs de tourbillonnement 3 comportant chacun une série d'aubes   3',   peuvent être aménagés dans la partie entre le carburateur 7 et le collecteur d'admission 8 dans la même direction pour augmenter la force de la circulation d'air tourbillonnante, qui peut être réduite lorsque l'air tourbillonnant passe dans le carburateur 7. 



   Comme indiqué à la figure 1, un dispositif de tourbillonnement 3 supplémentaire est inséré à l'entrée du collecteur d'échappement dans la même direction pour améliorer le tourbillonnement du gaz d'échappement. De plus, le gaz d'échappement tourbillonnant empêche toute contre-pression, en réalisant ainsi un échappement complet et une force d'admission plus forte. Le dispositif de tourbillonnement 3 peut être réalisé en des matériaux souples. 



   Le filtre à air 2 est associé à un bloc moteur 1 d'un moteur à essence par l'intermédiaire d'un carburateur 7 et d'un collecteur d'admission 8 (figure 1). Le bloc moteur 1 est associé à un collecteur d'échappement 9. Le dispositif de tourbillonnement 3 est introduit à l'intérieur du filtre à air 2 par un boulon et un écrou à oreilles (non représentés). Comme montré aux figures 2 (A) et 2 (B), le dispositif de tourbillonnement 3 comprend un disque ou corps cylindrique 3a, 3b et une série d'aubes   3'qui   s'étendent radialement à partir du corps, comportant chacune au moins une fente allongée   3".   



   Comme montré à la figure 4, chaque aube comporte au moins une fente allongée   3".   La fente 3"est agencée verticalement ou horizontalement dans les aubes ou bien verticalement et horizontalement dans celles-ci. 



   Comme montré aux figures 3 (A) et 3 (B), le flux d'air suivant le dispositif de tourbillonnement d'air conventionnel produit la zone de pression négative 5 et la circulation tourbillonnante 6 disposée derrière la série d'aubes [figure 3 (A)]. Toutefois, le flux d'air suivant la présente invention empêche de produire la zone de pression négative et la circulation tourbillonnante disposée derrière la série d'aubes 3' [figure 3   (B)].   

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   En fonctionnement, lorsque les pistons 10 et les soupapes d'admission Il descendent, la circulation d'air filtrée par l'élément de filtre à air   2'est   brassée par tourbillonnage par chacune des aubes 3'du dispositif de tourbillonnement 3, du fait de la pression réduite dans la chambre de combustion 4. Une force d'inertie de révolution provoque une densité élevée d'air qui se dégage dans la chambre de combustion. A ce moment, dans le carburateur 7 du moteur à essence, les particules de carburant sont assemblées au centre de la circulation d'air tourbillonnante en provoquant un mélange uniforme du carburant et de l'air. Le centre de la circulation d'air tourbillonnante se déplace tellement rapidement que le carburant n'adhère pas à la paroi du conduit d'admission et il en résulte une bonne réponse du moteur et de la pédale d'accélérateur.

   De même, la circulation d'air tourbillonnante est maintenue d'une façon continue dans la chambre de combustion 4 de telle sorte qu'elle soit maintenue de façon continue dans le collecteur d'échappement 9. Par conséquent, dans la chambre de combustion 4 la flamme est très bien distribuée et le carburant est complètement brûlé en empêchant la formation de bruit, de vibration et d'abrasion, et en obtenant ainsi une plus longue durée d'utilisation et une plus forte puissance du moteur. 



   La combustion rapide est intéressante avec un temps d'avance à l'allumage et conduit à la combustion d'un mélange plus pauvre, à une plus faible pollution de l'air et à des économies de carburant. Les produits de combustion (carbone et oxydes) sont concentrés au centre de la chambre de combustion et peuvent être facilement évacués pour empêcher l'accumulation de carbone dans la chambre de combustion, qui pourrait provoquer l'usure du moteur. L'action de tourbillonnement peut se poursuivre dans la même direction sans aucune résistance d'admission lorsque le gaz quitte la chambre de combustion. 



   Lorsque le dispositif de tourbillonnement comprenant la série d'aubes comportant chacune au moins une fente allongée, est placé dans le filtre à air, la réduction de la teneur en gaz de monoxyde de carbone (CO) peut atteindre 17 % à la vitesse de ralenti du moteur. L'augmentation de la puissance du moteur peut atteindre 

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 Il %. L'économie de carburant peut atteindre 6 % et la réduction de la teneur en NO peut atteindre 5 %. Ces résultats ont été calculés et mesurés par l'Institut National de l'Industrie et de la Recherche de Corée. 



   Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent bevet.



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  "Air swirl device for internal combustion engine".



   The present invention relates to an air swirl device for an internal combustion engine and, more particularly, to an air swirl device comprising several blades each having at least one elongated slot.



  The air swirl device is used for spark ignition internal combustion of the carburetor or injection type, or for a diesel engine of the high compression self-ignition type.



   It is known that an increase in turbulence in a combustion chamber of an internal combustion engine improves the speed of propagation of the flame so that total combustion is achieved. However, there are a large number of problems that accompany processes that increase air circulation, such as air resistance, etc. These known facts are described in the following prior documents. For example, Japanese Patent Publication Nos. 53-2624-7 and 59-11722, as well as U.S. Patent No. 4,309,969, describe a simple turbulence device, which includes an inlet valve having a large intake resistance so that the swirl device does not create uniform air circulation.

   Japanese Patent Publication Nos. 60-17922 and 61-1064-5 and United States Patent Nos. 4,424,777, 4,332,312 and 4,339,934 describe a device comprising valves which are arranged in the vicinity of an intake valve. These devices have various drawbacks, such as, for example, air resistance, reduced air entry into the cylinder, variable air flows from intake manifolds and strong vibrations due to different turbulence ratios. and intake air volumes. U.S. Patents 3,648,674 and 4,274,386 describe a device

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 with mesh and paddle mounting arranged between a carburetor and an intake manifold.

   However, the device shows a high friction so that it gives a reduced amount of inlet air and it is used only for gasoline engines of the carburetor type.



   In order to avoid these problems, United States Patent No. 4,962,642 issued to the applicant of the present invention describes air circulation systems for an internal combustion engine comprising an air filter and a device for a vortex arranged therein, comprising a series of vanes causing the air to vortex, thereby improving the properties of the air-fuel mixture and the efficiency of the engine. However, this air circulation system generally has a negative pressure behind the series of blades and air friction is created due to the turbulence of the air so that the circulation system air has several drawbacks, such as, for example, a decrease in intake air, lower power and no fuel economy.



   The present invention intends to overcome the aforementioned drawbacks of the conventional device.



   Therefore, an object of the present invention is to provide an improved air swirl device, this air swirl device comprising a series of slotted vanes each having at least one elongated slit.



   An advantage of the air swirl device of the present invention is that it minimizes the reduction of air circulation and prevents the adhesion of the fuel to the wall of the intake system and the formation of negative pressure behind the blades. This provides a good mixture of air and fuel with good evaporation and a fine and uniform fuel particle size, which improves the acceleration of the vehicle driven by the engine. If the accelerator is slightly accelerated, the amount of fuel injected is very small, thus leading to fuel savings.



   Other objects and possibilities of the device of the present invention will emerge from the detailed description given below.

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  However, it will be noted that the detailed description and the specific examples, while representing advantageous embodiments of the invention, are given only by way of illustration, since various changes and modifications within the scope of the invention will appear obviously to those skilled in the art from this detailed description.



   In general, the present invention relates to a swirl device for an internal combustion engine, comprising a body and a series of slotted blades which extend radially from the body, each of these blades comprising at minus an elongated slit, to increase air circulation thereby reducing air resistance.



   Other details and particularities of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which:
Figure 1 is a sectional view of the air circulation system of the swirl device for a gasoline engine of an internal combustion engine of the present invention.



   Figure 2 (A) is a perspective view of a swirl device of the present invention comprising a series of vanes each having at least one slot.



   Figure 2 (B) is a perspective view of another swirl device of the present invention comprising a series of vanes each having at least one slot.



   Figure 3 (A) shows the air flow current through the conventional air swirl device.



   Figure 3 (B) shows the air flow current through the air swirl device of the present invention.



   Figure 4 is a front view of vanes of the swirl device of the present invention, each comprising at least one elongated slot.



   Referring now in detail to the drawings illustrating advantageous embodiments of the present invention, as shown in Figure 1, the swirl device

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 3 is arranged around the center of the air filter 2 to cause the air to swirl. As shown in Figure 1, the swirl devices 3 each comprising a series of blades 3 ', can be arranged in the part between the carburetor 7 and the intake manifold 8 in the same direction to increase the force of circulation of swirling air, which can be reduced when the swirling air passes through the carburetor 7.



   As shown in Figure 1, an additional swirl device 3 is inserted at the inlet of the exhaust manifold in the same direction to improve swirling of the exhaust gas. In addition, the swirling exhaust gas prevents back pressure, thereby achieving full exhaust and a stronger intake force. The swirl device 3 can be made of flexible materials.



   The air filter 2 is associated with an engine block 1 of a petrol engine via a carburetor 7 and an intake manifold 8 (Figure 1). The engine block 1 is associated with an exhaust manifold 9. The swirl device 3 is introduced inside the air filter 2 by a bolt and a wing nut (not shown). As shown in Figures 2 (A) and 2 (B), the swirl device 3 comprises a cylindrical disc or body 3a, 3b and a series of vanes 3 'which extend radially from the body, each comprising at least an elongated slot 3 ".



   As shown in FIG. 4, each blade has at least one elongated slot 3 ". The slot 3" is arranged vertically or horizontally in the blades or else vertically and horizontally therein.



   As shown in Figures 3 (A) and 3 (B), the air flow following the conventional air swirl device produces the negative pressure zone 5 and the swirling circulation 6 arranged behind the series of blades [Figure 3 (AT)]. However, the air flow according to the present invention prevents the production of the negative pressure zone and the swirling circulation arranged behind the series of blades 3 '[FIG. 3 (B)].

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   In operation, when the pistons 10 and the intake valves Il descend, the air circulation filtered by the air filter element 2 is stirred by swirling by each of the vanes 3 ′ of the swirl device 3, because reduced pressure in the combustion chamber 4. A force of inertia of revolution causes a high density of air which is released in the combustion chamber. At this time, in the carburetor 7 of the gasoline engine, the fuel particles are assembled at the center of the swirling air circulation causing a uniform mixture of fuel and air. The center of the swirling air circulation moves so quickly that the fuel does not adhere to the wall of the intake duct and this results in a good response from the engine and the accelerator pedal.

   Likewise, the swirling air circulation is maintained continuously in the combustion chamber 4 so that it is continuously maintained in the exhaust manifold 9. Consequently, in the combustion chamber 4 the flame is very well distributed and the fuel is completely burned preventing the formation of noise, vibration and abrasion, and thus obtaining a longer service life and higher engine power.



   Rapid combustion is advantageous with an ignition advance time and leads to the combustion of a leaner mixture, to lower air pollution and to fuel savings. The products of combustion (carbon and oxides) are concentrated in the center of the combustion chamber and can be easily evacuated to prevent the accumulation of carbon in the combustion chamber, which could cause engine wear. The swirling action can continue in the same direction without any intake resistance when the gas leaves the combustion chamber.



   When the swirl device comprising the series of blades, each comprising at least one elongated slot, is placed in the air filter, the reduction in the content of carbon monoxide (CO) gas can reach 17% at idle speed of the motor. The increase in engine power can reach

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 He %. The fuel economy can reach 6% and the reduction of the NO content can reach 5%. These results were calculated and measured by the National Institute of Industry and Research of Korea.



   It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of this patent.

Claims

CLAIMS 1. A swirl device for an internal combustion engine, characterized in that it comprises a body (3a, 3b) as well as a series of blade elements (3 ') which extend radially from the body for increase the air circulation, at least one elongated slot (3 ") being arranged in each of these vane elements (3 '), so as to prevent producing the negative pressure formed at the rear of the vane elements , so as to produce an intense swirling force which is maintained by the reduced resistance caused by the air circulation of the vane elements (3 ').

2. Air swirl device according to claim 1, characterized in that the series of blade elements (3 ') each comprises at least one slot (3 ") elongated horizontally.

3. Air swirl device according to claim 1, characterized in that the series of blade elements (3 ') each comprises at least one slot (3 ") elongated vertically.

4. Air swirl device according to claim 1, characterized in that the series of blade elements (3 ') - each comprises at least one slot (3 ") elongated horizontally and a slot (3") elongated vertically.

5. An air circulation device according to claim 1, characterized in that the body (3a, 3b) is cylindrical.

6. A swirl device according to claim 1, characterized in that it is placed in an air filter (2).

7. Air circulation device according to claim 6, characterized in that the blade elements (3 ') are placed inside the air filter element (2).